2. 能源（同步讲义）物理教科版必修第三册

本高中物理讲义聚焦能源的分类与应用核心知识点，系统梳理不可再生能源（如煤炭、石油、天然气）和可再生能源（如水能、风能）的概念，结合新能源（太阳能、核能等）的开发利用，构建从定义到实际影响的学习支架。 该资料设计多层次练习与探究活动，通过太阳能电池板能量计算等题目培养科学思维，借助酸雨调查报告等任务提升科学探究能力，结合能源与环境关系渗透科学态度与责任。课中助力分层教学，课后辅助学生巩固知识、查漏补缺。

第四章 能源与可持续发展 2. 能源 课标要点 1．知道什么是不可再生能源和可再生能源 2．了解新能源的开发和利用，及其对人们生产、生活的影响 学习重难点 重点：知道什么是不可再生能源和可再生能源，了解新能源的开发和利用，及其对人们生产、生活的影响 难点：知道什么是不可再生能源和可再生能源，了解新能源的开发和利用，及其对人们生产、生活的影响 写 知识点1 、能源的分类与应用 1．不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。 2．可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。 3．新能源：太阳能、水能、风能、核能。 随学随练 多选）如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（　　） A．太阳能为可再生能源 B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒 C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107J D．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时 题型 能源的分类与应用 ．2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 活学活用 1.（多选）以下关于能量转换的说法，正确的是（　　） A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就具有多少机械能 B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的 C．摩擦力一定对物体做负功，导致物体机械能一定减少 D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒 2．医用酒精、天然气、食用植物、太阳能中属于常规能源的是 ，属于新能源的是 。 1． 。 基础通关 1．关于能源，下列说法正确的是（　　） A．攀枝花煤炭资源是无限的 B．能量是守恒的 C．能源的利用是没有代价的 D．四川风能资源丰富，风能是不可再生能源 2．风能是一种洁净、无污染、可再生的能源，临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场，如图所示。已知该地区的风速约为6m/s，空气密度约，已知风力发电机的风叶叶片长度为40m，且风能的30％可转化为电能，则一台发电机发电功率约为（　　） A． B． C． D． 3．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．能源是取之不尽，用之不竭的 B．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源 C．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等 D．核能是可以无限开发和使用的 4．准备一些试纸，在你所到之处（如家乡的城市和农村，外地的城市和风景区），凡遇下雨，就用这些试纸测定雨水的酸度，连同测量时间、地点及所了解到的当地工业发展状况，一起记录下来，并据此写出调查报告或论文。适当的时候在班上举行一次关于酸雨的研讨会。 5．人们常用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度，这是指在平均日地距离时地球大气层外界垂直于太阳辐射的、接收的太阳辐射能量值。近年来，通过各种手段测得太阳常数标准值为。地球半径约为。试根据上述数据估算太阳每秒辐射到地球的总能量。 6．我国鼓励研发生产新能源汽车，对于购买新能源汽车也给予政策的优惠。什么样的汽车叫新能源汽车？为什么要鼓励发展新能源汽车？新能源汽车真的不污染环境吗？ 7．请阅读2004年11月4日某报的报道（摘要）： 电荒、地荒、水荒的警钟接连在长江三角洲上空敲响。这使得长三角地区城市的负责人深刻反省：“必须站在长三角全面、协调、可持续发展的全局高度来统筹全地区的发展。” 日前在长江三角洲16个城市峰会上，有关领导在总结一年来的工作情况时说，长三角总的形势虽好，但隐忧凸显。今年以来，我国最大的区域电网——华东电网饱受缺电之苦。仅1到5月份，全网拉限电量就超过56亿千瓦时，接近去年全年拉限电总量60亿千瓦时的水平，达到历史之最。 “河网纵横”“湖泊星罗棋布”曾是描述“鱼米之乡”长三角典型地貌的用语。但眼下，在卫星遥感照片中，“星罗棋布”的不再是湖泊而是开发区，本是土地丰饶的长三角地区已出现“地荒”。 更令人震惊的是。河网纵横的长三角地区竟然因为水质型缺水而酿成“水荒”。由于工业排污日渐严重，长三角的水源不断恶化，一些城市出现了工业用水和居民饮用水吃紧的局面。 你阅读了这一报道后。有什么想法？请与同学商讨、交流后作出回答。‍‍ 素养提升 1．（2024·浙江·模拟预测）如图所示为2022年北京冬奥会某运动员滑雪比赛的场景，假设滑板与雪面的动摩擦因数一定，当运动员从坡度一定的雪坡上沿直线匀加速下滑时，运动员的速度v、加速度a、重力势能、机械能E随时间的变化图像，正确的是（　　） A． B． C． D． 2．（2024·江西·高考真题）庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109W B．107W C．105W D．103W 3．（2024·广东广州·模拟预测）科幻作品中经常会出现星际列车，列车在环绕星球运动的过程中，可以通过“跃迁”来到不同的轨道上。目前列车的轨道比静止卫星的轨道更高，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．做匀速圆周运动的列车处于平衡状态 B．列车做匀速圆周运动的角速度小于地球自转的角速度 C．列车“跃迁”过程中受到的万有引力保持不变 D．列车“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，其机械能变小 迁移创新 1．（2025·山东济宁·模拟预测）如图所示为某潮汐发电站的简化原理图，水坝下有通道，水流经通道即可带动水轮发电机工作。某次落潮后开闸放水，经时间t水坝内外水面高度相同，此时关闭闸门。已知海湾的面积为S，开闸放水时海湾内外水面高度差为h，水的密度为ρ，重力加速度为g。若通过水轮发电机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有50%转化为电能。在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为（　　） A． B． C． D． 2．（2024·福建南平·三模）（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 能源与可持续发展 2. 能源 课标要点 1．知道什么是不可再生能源和可再生能源 2．了解新能源的开发和利用，及其对人们生产、生活的影响 学习重难点 重点：知道什么是不可再生能源和可再生能源，了解新能源的开发和利用，及其对人们生产、生活的影响 难点：知道什么是不可再生能源和可再生能源，了解新能源的开发和利用，及其对人们生产、生活的影响 写 知识点1 、能源的分类与应用 1．不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。 2．可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。 3．新能源：太阳能、水能、风能、核能。 随学随练 多选）如图为装在屋顶上的太阳能电池板，每块电池板的面积为2m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是（　　） A．太阳能为可再生能源 B．电池板的光电转化效率25%表示此过程能量不守恒 C．晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能1.44×107J D．晴天时的一天，一块电池板产生的电能可以提供十盏60W的白炽灯正常工作20小时 【答案】BCD 【详解】A．太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故A正确，不符题意； B．电池板的光电转化效率25%只是表示太阳能有25%能转化成电能，并不代表能量不守恒，故B错误，符合题意； C．由题意可知晴天时太阳照射2h，每块电池板的产生的电能 故C错误，符合题意； D．晴天时的一天，日照按8h计算，一块电池板产生的电能为 能让十盏60W的白炽灯工作的时间 故D错误，符合题意。 本题选不正确的，故选BCD。 题型 能源的分类与应用 ．2022年12月20日，金沙江白鹤滩水电站全部机组投产发电，这标志着我国在长江上全面建成世界最大“清洁能源走廊”，水电站安装16台中国自主研制、全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，总装机容量1600万千瓦，每年平均发电量约624.43亿千瓦·时。下列说法正确的是（　　） A．千瓦是能量单位 B．水电站是利用水能的重要形式，水能是可再生能源 C．风能、太阳能、地热能等均属于不可再生能源 D．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100% 【答案】B 【详解】A．千瓦是功率单位，故A错误； B．水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式，故B正确； C．风能、太阳能、地热能可以在自然界源源不断地得到，属于可再生能源，故C错误； D．虽然水能是可再生能源，但不论科技如何发展，利用水能的机器，效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 活学活用 1.（多选）以下关于能量转换的说法，正确的是（　　） A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就具有多少机械能 B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的 C．摩擦力一定对物体做负功，导致物体机械能一定减少 D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒 【答案】BD 【详解】A．物体受到的合力对物体做了多少功，物体就有多少动能发生了变化，选项A错误； B．在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的，无物体沿粗糙斜面下滑，由于摩擦力做功机械能减少，但动能增大，选项B正确； C．摩擦力可能对物体做正功，如放在水平传送带的物体在摩擦力作用下岁传送带一起运动，使得物体动能增加，机械能增加，选项C错误； D．物体除受重力外，还受其他力，但其他力不做功，则物体的机械能一定守恒，选项D正确。 故选BD。 2．医用酒精、天然气、食用植物、太阳能中属于常规能源的是 ，属于新能源的是 。 【答案】 天然气 太阳能 【详解】[1][2]医用酒精、天然气、食用植物、太阳能中属于常规能源的是天然气，属于新能源的是太阳能。 1． 。 基础通关 1．关于能源，下列说法正确的是（　　） A．攀枝花煤炭资源是无限的 B．能量是守恒的 C．能源的利用是没有代价的 D．四川风能资源丰富，风能是不可再生能源 【答案】B 【详解】A．煤炭资源是有限的，选项A错误； B．能量是守恒的，选项B正确； C．能源的利用是有代价的，选项C错误； D．风能是可再生能源，选项D错误。 故选B。 2．风能是一种洁净、无污染、可再生的能源，临海括苍山山顶上建有全国第四大风力发电场，如图所示。已知该地区的风速约为6m/s，空气密度约，已知风力发电机的风叶叶片长度为40m，且风能的30％可转化为电能，则一台发电机发电功率约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】在1s内经叶片的空气体积为 空气质量 空气的动能 风能的30％可转化为电能，则有 1s的电能，就是发电功率，约为。 故选B。 3．下列关于能源的说法正确的是（　　） A．能源是取之不尽，用之不竭的 B．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源 C．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等 D．核能是可以无限开发和使用的 【答案】BC 【详解】AC．尽管能量守恒，但耗散的能量无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，故A错误，C正确； B．常规能源的利用比新能源的利用对环境的影响大，故B正确； D．核能反应的原材料是有限的，且核反应会带来核污染，需要合理利用核能，故D错误。 故选BC。 4．准备一些试纸，在你所到之处（如家乡的城市和农村，外地的城市和风景区），凡遇下雨，就用这些试纸测定雨水的酸度，连同测量时间、地点及所了解到的当地工业发展状况，一起记录下来，并据此写出调查报告或论文。适当的时候在班上举行一次关于酸雨的研讨会。 【答案】见解析 【详解】解：凡遇下雨，就用试纸测定雨水的酸度，取刚降到地面的雨水水样，每隔5分钟用试纸测定雨水的酸度，如某次测定值如下表所示 测量时间:10:00  10:05  10:10  10:15  10:20 :     4.95   4.94   4.92   4.89   4.88 雨水的值小于5.6，属于酸雨。 地点：某地 当地工业发展情况： 调查报告： 准备研讨会： 5．人们常用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度，这是指在平均日地距离时地球大气层外界垂直于太阳辐射的、接收的太阳辐射能量值。近年来，通过各种手段测得太阳常数标准值为。地球半径约为。试根据上述数据估算太阳每秒辐射到地球的总能量。 【答案】约为1.74×1017J 【详解】由题意可知，地球接收太阳能量的有效面积近似等于以地球半径为半径的圆面积，设太阳常数为k，则有太阳每秒辐射到地球的总能量为 E=kπR2t=1366×3.14×（6.371×106）2×1J≈1.74×1017J 6．我国鼓励研发生产新能源汽车，对于购买新能源汽车也给予政策的优惠。什么样的汽车叫新能源汽车？为什么要鼓励发展新能源汽车？新能源汽车真的不污染环境吗？ 【答案】答案见详解 【详解】新能源汽车是指将非常规车用燃料化学能或者其他形式的能量转化为机械能来进行驱动的汽车； 在能量转化的过程释放的有害物质比较少或者零释放，所以要鼓励发展新能源汽车； 新能源汽车使用非常规车用燃料时仍要排放少量的有害气体，使用电池作为能源的，电池在化学反应中或废弃物也会污染环境，所以新能源汽车也不是完全不污染环境。 7．请阅读2004年11月4日某报的报道（摘要）： 电荒、地荒、水荒的警钟接连在长江三角洲上空敲响。这使得长三角地区城市的负责人深刻反省：“必须站在长三角全面、协调、可持续发展的全局高度来统筹全地区的发展。” 日前在长江三角洲16个城市峰会上，有关领导在总结一年来的工作情况时说，长三角总的形势虽好，但隐忧凸显。今年以来，我国最大的区域电网——华东电网饱受缺电之苦。仅1到5月份，全网拉限电量就超过56亿千瓦时，接近去年全年拉限电总量60亿千瓦时的水平，达到历史之最。 “河网纵横”“湖泊星罗棋布”曾是描述“鱼米之乡”长三角典型地貌的用语。但眼下，在卫星遥感照片中，“星罗棋布”的不再是湖泊而是开发区，本是土地丰饶的长三角地区已出现“地荒”。 更令人震惊的是。河网纵横的长三角地区竟然因为水质型缺水而酿成“水荒”。由于工业排污日渐严重，长三角的水源不断恶化，一些城市出现了工业用水和居民饮用水吃紧的局面。 你阅读了这一报道后。有什么想法？请与同学商讨、交流后作出回答。‍‍ 【答案】见解析 【详解】电荒、地荒、水荒的出现，说明国家的建设发展迅速，同时人民生活水平和质量的提高，对能源的需求日渐增大，所以“必须站在长三角全面、协调、可持续发展的全局高度来统筹全地区的发展。”在整合和调整现有资源的情况下，大力开发新能源。提倡节约用水用电，同时对违规建筑要坚决说不，对滥开采水资源的要坚决制止，对工业的排污一要减少，二要用科学技术来消除，变废为宝再利用。树立绿水青山就是金山银山的理念。使国家的建设，人民的生活在清洁的大环境下健康快速发展，把祖国建成一个强大的国家，站在世界领先的地位。 素养提升 1．（2024·浙江·模拟预测）如图所示为2022年北京冬奥会某运动员滑雪比赛的场景，假设滑板与雪面的动摩擦因数一定，当运动员从坡度一定的雪坡上沿直线匀加速下滑时，运动员的速度v、加速度a、重力势能、机械能E随时间的变化图像，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．由于运动员由静止匀加速下滑，根据 可知，速度与时间成正比，A正确； B．匀加速运动，加速度不变，B错误； C．加速下滑的过程中，重力势能减小，C错误； D．下滑的过程中，由于要克服摩擦力做功，机械能减小，但速度增大，相同时间内位移变大，克服摩擦力做功变大，因此机械能并不是均匀减小的，D错误。 故选A。 2．（2024·江西·高考真题）庐山瀑布“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假设利用瀑布来发电，能量转化效率为70%，则发电功率为（   ） A．109W B．107W C．105W D．103W 【答案】B 【详解】由题知，Δt时间内流出的水量为 m = ρQΔt = 1.0×104Δt 发电过程中水的重力势能转化为电能，则有 故选B。 3．（2024·广东广州·模拟预测）科幻作品中经常会出现星际列车，列车在环绕星球运动的过程中，可以通过“跃迁”来到不同的轨道上。目前列车的轨道比静止卫星的轨道更高，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．做匀速圆周运动的列车处于平衡状态 B．列车做匀速圆周运动的角速度小于地球自转的角速度 C．列车“跃迁”过程中受到的万有引力保持不变 D．列车“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，其机械能变小 【答案】B 【详解】A．匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻改变，加速度不为零，合外力不为零，不是平衡状态，A错误； B．根据万有引力提供向心力可知 解得 由此可知，轨道半径越大，角速度越小，B正确； C．根据万有引力定律 可知，其它情况相同时，轨道半径越大，万有引力越小，C错误； D．“跃迁”进入轨道半径更高的轨道时，需要其它动力提供能量，故机械能增大，而不是减小，D错误。 故选B。 迁移创新 1．（2025·山东济宁·模拟预测）如图所示为某潮汐发电站的简化原理图，水坝下有通道，水流经通道即可带动水轮发电机工作。某次落潮后开闸放水，经时间t水坝内外水面高度相同，此时关闭闸门。已知海湾的面积为S，开闸放水时海湾内外水面高度差为h，水的密度为ρ，重力加速度为g。若通过水轮发电机以后水的动能忽略不计，水流减少的机械能有50%转化为电能。在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据题意可知，经时间t，水流减少的重力势能为 则在该次落潮开闸放水过程中，水轮发电机的发电功率为 故选B。 2．（2024·福建南平·三模）（多选）新能源汽车在某些情况下可利用“动能回收”装置将机械能转化为电能。某次质量为的电动车以的初动能沿平直斜坡向下运动。若关闭发动机，让车自由滑行时，其动能—位移关系如图直线①所示：若关闭发动机同时开启“动能回收”装置，其动能—位移关系如图线②所示。假设机械能回收效率为90%，则（　　） A．图线①中，电动车受到的合外力大小为500N B．图线②中，电动车行驶到150m处的速度大小为16m/s C．图线②中，电动车行驶到150m处电能的回收转化功率为4000W D．图线②中，电动车行驶200m过程中回收转化了的电能 【答案】AD 【详解】A．根据图像的斜率表示物体所受合外力可知，图线①的斜率为 A正确； B．开启“动能回收”装置后从图线②读取动能数值，利用动能定义可知 解得速度为 B错误； C．在150m处，自由滑行时所受合外力为，动能回收时，匀速直线运动，即产生电能的力为 电能回收转化功率的计算应考虑效率90%，正确的回收转化功率为 C错误； D．回收转化的电能为两条图像的在200m处动能差值乘以效率90%，则 D正确。 故选AD。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $